差排的觀測 間接觀測 若材料中的差排線與材料表面相交（俗稱差排「露頭」），則交點處附近由於差排應力場的存在，其化學穩定性將低於表面的其它部分。若用酸性腐蝕劑（如氫氟酸和硝酸的混合溶液）對這樣的表面進行腐蝕，則差排「露頭」處的腐蝕速度將遠高於其它部分，可形成一個「腐蝕坑」。再利用一些表面顯微觀察技術（如掃描電子顯微鏡、干涉顯微鏡等等）便可以觀察到差排的「露頭」位置。圖6中展示了在干涉顯微鏡下，經上述方法製備得到矽片表面差排腐蝕坑的形態，根據腐蝕坑邊緣的形狀可以確定矽片的晶體學取向--橢圓形代表矽片表面為(100)晶面，三角形代表矽片表面 為(111)晶面。 若施加外力令材料發生一系列微小變形，則每次變形後某一特定差排都將處於不同的位置。如果每次變形後都對材料表面進行腐蝕，則同一差排形成的一系列腐蝕坑將粗略地顯示出差排運動的軌跡。 進行上述觀測的前提是材料表面能加工到具有足夠高的光潔度，或者說足夠低的粗糙度。 直接觀測 利用穿透式電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope，簡稱TEM）可直接觀察到材料微結構中的差排。TEM觀察的第一步是將金屬樣品加工成電子束可以穿過的薄膜。在沒有差排存在的區域，電子通過等間距規則排列的各晶面時將可能發生衍射，其衍射角、晶面間距及電子波長之間滿足布拉格定律（Bragg's law）。而在差排存在的區域附近，晶格發生了畸變，因此衍射強度亦將隨之變化，於是差排附近區域所成的像便會與周圍區域形成襯度反差，這就是用TEM觀察差排的基本原理，因上述原因造成的襯度差稱為衍射襯度。 在圖7和圖8中，中間稍亮區域（晶粒）里的暗線就是所觀察到差排的像。由於多晶材料中不同晶粒的晶體學取向不同，因此晶粒之間亦存在襯度差別，這就是圖7和圖8中中間區域較周圍區域更亮的原因。值得注意的是，圖中差排像所具有的「蜿蜒」的形態，這是差排線在厚度方向穿過試樣（薄膜）的差排在TEM下的典型形態；還需注意的是圖中差排像的終結處實際上是因為差排線到達了試樣表面，而非終結在了試樣內部。所有差排都只能以差排環的形式終結於晶粒的內部。 用TEM觀察差排時，放大倍數一般選在5萬到30萬倍之間，這遠未達到TEM放大倍數的極限。部分TEM還配有對試樣進行在觀察中原位加熱/變形的裝置，可以直接對差排的運動進行實時觀察。 場離子顯微鏡（Field ion microscopy，簡稱FIM）和原子探針（atom probe）技術提供了放大倍數更高（一般在300萬倍以上）的觀測方法，可在原子尺度對材料表面的差排進行直接觀測。 差排源 材料中的差排密度會隨著塑性形變的進行而增加，其數量大致滿足關係：\tau \propto \rho^{1/2}，其中 \tau 為塑性流動應力，\rho 為差排密度。由這一關係可以推測，材料內部必然存在著差排的起源與增殖的機制，這些機制在外加應力的作用下將被激活，以提供增加的差排數。 人們已發現材料中存在以下三種差排的起源（成核）機制：均勻成核、晶界成核和界面成核，其中最後一種包括各種沉澱相、分散相或增強纖維等等。 差排的增殖機制主要也有三種機制：弗蘭克-里德差排源（Frank-Read source）機制、雙交滑移增殖機制，和爬升增殖機制[2]。 差排的滑移與晶體塑性編輯 在1930年代以前，材料塑性力學行為的微觀機理一直是嚴重困擾材料科學家重大難題。1926年，蘇聯物理學家雅科夫·弗侖克爾（Jacov Frenkel）從理想完整晶體模型出發，假定材料發生塑性切變時，微觀上對應著切變面兩側的兩個最密排晶面（即相鄰間距最大的晶面）發生整體同步滑移。根據該模型計算出的理論臨界分剪應力τm 為[4]： \tau_m = \frac {G} {2 \pi\ } \, 其中G 為剪切模量。一般常用金屬的G 值約為104MPa～105MPa，由此算得的理論切變強度應為103MPa～104MPa。然而在塑性變形試驗中，測得的這些金屬的屈服強度僅為0.5～10MPa，比理論強度低了整整3個數量級。這是一個令人困惑的巨大矛盾。 --

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